C của một số phả hân cực
GĂN MỊN KIMLOẠ I: o
yđrơ :
ta phải tính điện thế cân bằng của kim loại theo phường trình
G ĂN MỊN KIM LOẠI :o o
ợc chia làm hai loại :
ơng dẫn điện nên ûn hố. Ví dụ : thép các bon làm việc trong các dung mơi hữu ệu lỏng hình thành từ các loại các bua hydrơ khơng dẫn điện. Nếu cĩ hứa
üc xảy ra trong khí khơ ở nhiệt độ cao. Ví dụ : sự ơ xy đốt trong, động cơ phản lực ...
sanmg điện cực đồng, ngh
điện thế cao hơn (catơt). Lúc này trên điện cực sắt sẽ cĩ phản ứng anơt : Fe o Fe2++ 2e
Sắt sẽ bị hồ tan, cịn trên điện cực đồn Cu2+ + 2e o Cu
Do vậy trên cực đồng sẽ cĩ kết tủa thêm một lớp đồng.
Tương tự như trên ta cĩ thể đốn trước rằng tất cả các kim loại với điện thế điện cực tiêu chuẩn thấp hơn của điện cực hyđrơ sẽ b
cĩ sự thốt khí h
2Me o 2Men+ + 2ne 2nH+ + 2ne o nH2
Phản ứng này cĩ điện thế điện cực tiêu chuẩn là 1,23V, lớn hơn điện thế điện cực tiêu chuẩn +0,34V của phản ứng Cu o Cu2+ + 2e, đồng sẽ bị ăn mịn.
Tuy nhiên hoạt độ các ion trong dung dịch thường khác 1 nên muốn biết kim loại cĩ bị ăn mịn hay khơng
Nernst sau đĩ so sánh với điện thế cân bằng của phản ứng khử phân cực catơt.
3.2.CÁC DẠN
3.2.1.Ăn mịn hố h üc :
Dạng ăn mịn này xảy ra do tác dụng hố học của kim loại với mơi trường làm việc của chúng và đư
a-Ăn mịn trong dung dịch khơng điện ly :
Đa số các chất hữu cơ khơng là chất điện ly, do vậy chúng kh khơng xảy ra ăn mịn điê
cơ, các nhiên li
c nước sẽ xảy ra ăn mịn điện hĩa. b-Ăn mịn khí :
Là quá trình ăn mịn hố ho hố các chi tiết trong lị nung, động cơ
Quá trình ăn mịn khí xảy ra do tác đởng đồng thời của nhiệt độ cao và các khí ăn mịn (xâm thực) như : O2, SO2, Cl2.. vào kim loại. Tốc độ ăn mịn khí phụ thuộc vào tính chất kim loại và hợp kim, tính chất của mơi trường khí ở nhiệt độ cao và tính chất của các sản phẩm ăn mịn.
Quá trình ơxy hố là điển hình nhất của ăn mịn khí và được biểu diễn bởi phương trình sau đây :
mMe (r) +
4
mn
O2 (k) = MemOmn/2(r) (3.4)
Để đánh giá khả năng làm việc của kim loại ở nhiệt độ cao ta căn cứ vào hai đặc ï độ bền cơ học ở nhiệt độ cao.
a bền trưng sau đây :
- Bền nhiệt : khả năng kim loại co
- Chịu nhiệt : khả năng kim lo ûi ăn mịn khí ở nhiệt độ cao.
1-Khái niệm :
Khi nghiên cứu quá trì h làm viên ûc của pin Cu-Zn trong dung dịch điện lý ta thấy á trên anơt như sau :
Zn -2e = Zn2+
ay nhiều pha do vậy giữa các pha này y các quá trình ìm cho kim loại bị phá huỷ. Trên bề mặt kim loại hình
ất nhiều cực. Tốc độ ăn n ều pin cục bộ và phụ thuộc vào điện thế kim loại gồm ba quá trình cơ bản : quá trình anơt, quá
điện ăn mịn giải phĩng :
Hhp + Hhp H2
üp nay gọi là sự ăn mịn với chất khử phân
e 2H2O
- Với mơi trường trung tính hay bazơ quá trình catơt sẽ là : O2 + 2H2O +4e 4OH
-Các dạng ăn mịn điện hố :
Ăn mịn điện hố là dạng ăn mịn phổ biến hơn cả và phá huỷ kim loại nhiều nhất. ác dạng ăn mịn điện hĩa được chia ra như sau : ăn mịn đều (1), ăn mịn galvanic hay n mịn tiếp xúc (2), ăn mịn do chênh lệch khí (3), ăn mịn lỗ (4), ăn mịn tinh giới (5), n mịn nứt do ứng lực (6), ăn mịn mỏi (7), ăn mịn lựa chọn hay sự phân rã hợp kim
), ăn mịn mài mịn (9). Sau đây ta sẽ khảo sát kỹ lưỡng từng dạng ăn mịn cụ thể. -Ăn mịn đều :
Xảy ra trong điều kiện kim loại đồng nhất, mơi trường, nhiệt độ và sự phân bố ứng ûc là đồng đều, tốc độ ăn mịn là như nhau trên tồn bộ bề mặt kim loại. Đơn vị đo ăn ịn thơng dụng là cm/năm. Ngồi ra cịn dùng các đơn vị g/cm2.ngày, mg/dm2.ngày, A/cm2.
-Ăn mịn tiếp xúc (ănmịn Galvanic) :
Dạng ăn mịn này xảy ra khi các kim loại hay hợp kim khác nhau được sử dụng ong cùng một cơ cấu và cĩ phần diện tích tiếp xúc với nhau (tiếp diện), trong cùng một rằng Zn bị mịn dần do hiện tượng hồ tan. Trong pin này kẽm đĩng vai trị anơt và phản ứng điện ho
Trong vật liệu kim loại cĩ cấu tạo bởi hai h xả anơt và catơt la
thành rất nhiều anơt và catơt, do vậy hình thành một hệ thống r mịn điện hĩa là tổng tốc độ ăn mịn của hi
điện cực. Ăn mịn điện hĩa của trình catơt và quá trình dẫn điện.
Quá trình anơt là quá trình ơxy hố điện hố, trong đĩ kim loại chuyển vào dung dịch dưới dạng ion và giải phĩng điện tử, kim loại bị ăn mịn theo phản ứng :
Me o Men+ + ne
Quá trình catơt là quá trình khử điện hố, trong đĩ các chất oxy hố (Ox) nhận tử do kim loại bị
Ox + ne o Red Red là dạng chất khử (Ox.ne) Ox là dạng chất ơxy hố, thường là H+ hay O2 thì quá trình catơt sẽ là :
H+ + e o Hhp
o
(Hhp là hydrơ hấp phụ), trong trường hơ cực hydrơ.
Nếu Ox là O2 thì :
- Với mơi trường axit quá trình catơt sẽ là : O2 + 4H-+4n o o 2 C ă ă (8 a lư m m b tr
ơi trường ăn mịn. Do tạo ra các pin ngắn mạch nên gây ra ăn mịn mạnh, kim loại cĩ iện thế âm hơn sẽ bị ăn mịn.
-Ăn mịn do sự chênh lệch khí (ăn mịn khe) : m
đ
Hình 3.1 -Phân loại các dạng ăn mịn điện hố
Hình 3.2-Ăn mịn ống thép khơng rỉ cĩ độ dày 4,5mm
Dạng ăn mịn này xảy ra cĩ thể do mơi trường khơng đồng nhất, chẳng hạn sự khác hau cục bộ về thơng khí hồ tan (ơxy). Lúc này hình thành một pin chênh lệch khí và ây ra ăn mịn.
a)Ăn mịn khe trên mặt bích thép khơng rỉ 10Cr18Ni9
b)Ăn mịn khe dưới vịng đệm pít tơng thép khơng rỉ trong nước biển c)Ăn mịn đường mớm nước
d)Ăn mịn do lắng đọng -Ăn mịn lỗ :
Đây là dạng xâm thực cục bộ tạo nên các lỗ, độ sâu các lỗ cĩ thể lớn hơn đường ính lỗ. Hiện tượng này xảy ra do cĩ các lỗ nhỏ trong lớp phủ bảo vệ chống ăn mịn đều ác lớp men, lớp phủ hữu cơ, màng ơxyt..). Các lỗ phát triển từ bề mặt vào bên trong eo hướng gần như thẳng gĩc.
Ăn mịn tinh giới :
Dạng ăn mịn này liên quan đến sự cĩ mặt của các pha dị thể ở biên giới hạt trong ợp kim. Loại ăn mịn này thường gặp nhất ở thép khơng rỉ, ví dụ Cr18Ni10.
n g Hình 3.3- Các dạng ăn mịn khe b) c) d) a) d k (c th e h
Hình 3.4-Các dạng ăn mịn lỗ
Hình 3.5 -Ăn mịn lỗ của thép thụ động trong ion Cl-
f-Ăn mịn nứt do ứng lực :
Các kết cấu kim loại làm việc trong mơi trường ăn mịn, dưới tác dụng của lực kéo ỵ gây ra nứt, rạn và gãy. Dạng ăn mịn này gây tổn thất kim loại rất nhỏ, nhưng khĩ hìn thấy nên rất nguy hiểm.
-Ăn mịn mỏi :
Là hiện tượng ăn mịn xảy ra trong các kết cấu kim loại làm việc dưới tải trọng thay ổi cĩ chu kỳ. Do tác dụng ăn mịn tạo điều kiện cho các vết nứt mỏi đầu tiên dễ xuất iện hơn.
-Ăn mịn lựa chọn (sự phân rã hợp kim) :
ìn này gây tổn thất kim loại rất nhỏ, nhưng khĩ hìn thấy nên rất nguy hiểm.
-Ăn mịn mỏi :
Là hiện tượng ăn mịn xảy ra trong các kết cấu kim loại làm việc dưới tải trọng thay ổi cĩ chu kỳ. Do tác dụng ăn mịn tạo điều kiện cho các vết nứt mỏi đầu tiên dễ xuất iện hơn.
-Ăn mịn lựa chọn (sự phân rã hợp kim) : se n n g g đ đ h h h h
Dạng ăn mịn này xảy ra trong các điều kiện nhất định đối với các hợp kim là dung ịch rắn, trong đĩ kim loại hồ tan cĩ điện thế ăn mịn âm hơn nhiều so với kim loại ền.
d n
Hình 3.6-Ăn mịn tinh giới của thép khơng rỉ
a) a)
a)Do tồn tại các mạch hoạt tính b)Do các mạch hoạt tính loại màng vỡ
i-
i-Ăn mịn mài mịn :
Sự mài mịn của kim loại thụ động trong mơi trường ăn mịn cĩ thể làm mất lớp bảo ệ và hiện tượng này gọi là ăn mịn mài mịn.
-Sử dụng các hợp kim chịu nĩng
thích hợp (thường là các nguyên tố cĩ màng ơxyt sít ăn mịn khí.
Ăn mịn mài mịn :
Sự mài mịn của kim loại thụ động trong mơi trường ăn mịn cĩ thể làm mất lớp bảo ệ và hiện tượng này gọi là ăn mịn mài mịn.
-Sử dụng các hợp kim chịu nĩng
thích hợp (thường là các nguyên tố cĩ màng ơxyt sít ăn mịn khí.
b) b)
Hình 3.8-Ăn mịn do ứng lực
Hình 3.9- Ăn mịn lựa chọn (sự phân rã hợp kim)
v v